Géométrie solaire- Trajectoire solaire Théorie

La cellule photovoltaïque

La cellule photovoltaïque est le composant électronique à la base des installations produisant l’énergie électrique à partir du rayonnement solaire. Elle fonctionne selon le principe de l’effet photoélectrique. Plusieurs cellules sont reliées entre elles pour former ce qu’on appelle un module solaire photovoltaïque, par la suite, plusieurs modules sont regroupés pour former une installation ou même une centrale solaire photovoltaïque (Figure I.1). La conversion directe de l’énergie solaire en électricité se fait par l’intermédiaire d’un matériau semi-conducteur -généralement le silicium que l’on trouve en abondance sur Terre (extrait de la silice compris dans le sable).

Lorsque les photons sont absorbés par un matériau semi-conducteur, ils cèdent toute leur énergie aux atomes appartenant à la jonction PN, ceci donne naissance à plusieurs paires électrons/trous. Le nombre de paires e/t formées dépend de l’énergie des photons incidents et du matériau utilisé Une cellule photovoltaïque est généralement représentée par le modèle électrique de la figure I.3.Il est constitué d’une source de courant, Iph , qui dépend de la radiation solaire et de la température, d’une diode en parallèle qui représente la jonction PN dont l’intensité de saturation inverse dépend aussi de la température, une résistance en série Rs due aux contacts entre les semi- conducteurs et les parties métalliques permettant d’utiliser la cellule . La résistance shunt représente l’effet du courant qui traverse le cristal. L’évocation de la cellule PV et la représentation de son schéma équivalent nous mène à préciser que dans une installation PV à concentrateurs les rayons solaires doivent être perpendiculaires comme illustré dans la figure ci-dessous, d’où l’obligation de l’utilisation d’un suiveur solaire.

Les suiveurs solaires actifs actuels Les systèmes de suivi aujourd’hui diffèrent d’un concepteur à un autre et de la technologie utilisée afin d’assurer de bonnes performances, avec une grande précision et un système fiable à faible coût ; C’est dans cette optique que les recherches scientifiques et projets porteurs visent à trouver le bon compromis entre précision et puissance consommée. Il existe deux grandes techniques pour assurer le suivi et ce en tenant compte de la précision voulue. L’une repose sur le calcul de la position du soleil en se basant sur les équations géométriques et astronomiques prédéfinies et qui nécessite une intervention manuelle pour modifier la latitude du site, la date du jour et l’heure. Cette technique est dite la méthode astronomique du fait que la position est directement fonction du parcours solaire préprogrammé (FigureI.17). L’autre méthode est dite active, permanente ou asservie vu que les algorithmes adoptés sont basés sur des capteurs de lumière, photorésistances ou cellules PV pour déterminer la position du soleil à tout moment, permettant ainsi un suivi instantané et notamment une orientation optimale du panneau (Figure I.18). C’est vers cette dernière que va s’orienter notre travail, en réalisant un système de poursuite automatique.

Méthodes de poursuite

Les deux types de trackers solaires qui existent sont soit mono-axe soit double axe, qui s’appuient sur le même principe de poursuite, illustré dans la figure II.1. La technique utilisée pour cette étude repose sur la différence d’éclairement incident sur les capteurs de lumière photorésistance ou LDR (Light-Dependent-Resistor) séparés par des parois opaques et placés sur le panneau PV (figure II.2). Le circuit de contrôle et de commande assure la fonction de comparaison des signaux émis par les capteurs en calculant leurs différences, puis renvoie des impulsions au moteur pour repositionner le panneau perpendiculairement aux rayons solaires. La technique utilisée consiste à contrôler l’égalité d’éclairement de quatre capteurs de lumière répartis dans les quatre quadrants définis par les plans P1) et P2) qui se coupent suivant l’axe (Δ) représenté dans la figure II.3. Dans le cas d’un suiveur mono axe, une seule paroi est utilisée pour ombrager l’un des deux capteurs. La photorésistance ou LDR est un composant dont la valeur en Ohms dépend de la lumière à laquelle elle est exposée [14]. En effet, sa résistance varie en fonction du flux lumineux incident, elle est inversement proportionnelle à la lumière reçue. Le choix s’est porté sur cette dernière vu que son temps de réponse est beaucoup plus court par rapport à la photodiode (caractéristiques : annexe II).

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Table des matières

Remerciements
Dédicaces
Résumé
Abstract
Table des figures
Liste des tableaux
Glossaire et abréviations
Laboratoire d’accueil
Introduction générale
Chapitre I
I . La cellule photovoltaïque
1.1 Définition et principe
1.2 Le rendement d’un panneau photovoltaïque
Puissance produite
Positionnement
Positionnement (angle d’inclinaison)
II . Géométrie solaire- Trajectoire solaire Théorie
1.L’angle d’Altitude ou l’élévation solaire
2.Angle d’azimut Az
3.Angle de zénith
III. Etat de l’art des techniques de suivi
3.1 Les premières utilisations
3.2 Les types de suiveurs solaires
3.3 Les suiveurs solaires actifs actuels
Conclusion
Chapitre II
Introduction
Méthodes de poursuite
2.1 Principe général
2.2 Tracker mono-axe
2.3 Disposition des capteurs LDR
2.4 Tracker double axe
III. Conception et dimensionnement
Vitesse de rotation du panneau
III. Conclusion
Chapitre III.
Introduction
Contexte matériels
2.1 Capteur LDR NSL-19M51
2.2 Circuit de commande par microcontrôleur
2.3 Circuit de puissance L293D
III. Contexte logiciels
3.1 mikroC PRO For PIC
3.2 Test et simulation via Proteus_ISIS
3.3 Fonctionnement de la carte de simulation
Conclusion
Conclusion générale
Références bibliographiques
Annexe I
Annexe II
Annexe III